我們主張，電子初學者要采用萬能板焊接電子制作作品，因為這種電子制作方法，不僅能培養電子愛好者的焊接技術，還能提高他們識別電路圖和分析原理圖的能力，為日后維修、設計電子產品打下堅實的基礎。

本電路能實現用手靠近紅外發射管和紅外接收管時，蜂鳴器發聲，LED燈點亮。手移開后立即停止發聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。

完成本作品的主要目的是為了學習紅外發射管、紅外接收管、雙運算放大器LM358的工作原理及使用方法，同時掌握電壓檢測法、電阻檢測法等電路調試的基本方法。

該電路設計思路來源于銀行自動開門關門的生活場景，人走進銀行，門自動打開，離開后門自動關閉。或者說來源于肯德基等高檔餐廳的水龍頭，當手放在水龍頭下，水自動流出，離開后水自動關閉。該電路應用的生活場景非常多，是電路設計人員必須掌握的一種電路，紅外二極管感應報警電路焊接專用原理圖如下：

紅外二極管感應報警電路主要由紅外感應電路、電壓取樣比較電路、聲光報警電路等構成。紅外感應電路由紅外發射管VD1、紅外接收管VD2、瓷片電容C1、C2構成。電壓取樣比較電路由電位器RP1、通用運算放大器LM358構成，聲光報警電路由9012三極管VT1、VT2、有源蜂鳴器HA1、發光二極管LED1構成。

特別要說明的是本電路焊接成功后，必須調試后才能達到相應的效果，只有弄懂了紅外感應電路的工作原理后才能調試相關的參數，具體調試方法如下。

通上5V電源，紅外發射管VD1導通，發出紅外光（眼睛是看不見的），如果此時沒有用手擋住光，則紅外接收管VD2沒有接受到紅外光，紅外接收管VD2仍然處于反向截止狀態。紅外接收管VD2負極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

LM358的2腳的電壓取決于電位器RP1，只要調節電位器RP1到合適的位置（用萬用表測量LM358的2腳的電壓大概為2.5V左右），就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓,根據比較器的工作原理,當V+ > V-的時候, LM358的1腳就會輸出高電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2截止，蜂鳴器HA1不發聲，發光二極管LED熄滅。

當用手靠近紅外發射管VD1時，將紅外光檔住并反射到紅外接收管VD2上，紅外接收管VD2接受到紅外光，立刻導通，使得紅外接收管VD2負極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。

此時，LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓，根據比較器的工作原理,V+ < V-的時候, LM358的1腳就會輸出低電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極，致使三極管VT1、VT2導通，蜂鳴器HA1發聲，發光二極管LED1點亮。

通過以上調試，就可以實現當手移動到紅外發射管VD1和紅外接收管VD2的上面時，蜂鳴器發聲，發光二極管點亮。當手離開紅外發射管VD1和紅外接收管VD2的上面時，蜂鳴器停止發聲，發光二極管熄滅，產生了感應手的效果。

本電路使用了電阻、電容、發光二極管、電位器、三極管、蜂鳴器、火焰傳感器（紅外接收二極管）、雙運算放大器LM358集成芯片等元器件構成。

（1）電阻，本電路使用了3種色環電阻，300歐姆的電阻上面的5條色環分別為橙黑黑黑棕，1K歐姆的電阻上面的5條色環分別為棕黑黑棕棕，30K歐姆的電阻上面的5條色環分別為橙黑黑紅棕。

（2）無極性電容，常見的有瓷片電容。本電路中使用了1種瓷片電容，電容上面標示了“104”的表示電容容量是0.1UF。

（3）發光二極管，其引腳有正負之分，一般長的為正，短的為負。也可以從內部看到，接觸面小的為正，接觸面大的為負。外邊有切口的為負，另一邊就為正。

（4）電位器是可調電阻的一種,通常是由電阻體與轉動或滑動系統組成，即靠一個動觸點在電阻體上移動，獲得部分電壓輸出。

電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調節轉軸或滑柄，改變動觸點在電阻體上的位置，則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。本電路使用1個10K的藍白可調電位器，電位器表注了“103”字樣，當把電位器1腳接正電源，2腳接負電源，也就是地，3腳作為輸出，這樣就構成了電壓取樣電路。

（5）三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號, 也用作無觸點開關，俗稱開關管。套件中使用的是PNP型的三極管9012，當把有字的面向自己，引腳朝下，從左往右排列是發射極E，基極B，集電極C。如下圖所示。

三極管的引腳圖

（6）蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型，在電路中用字母組合HA表示。蜂鳴器還可分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。也就是說，有源蜂鳴器內部帶震蕩源，所以只要通電就會發聲。而無源蜂鳴器內部不帶震蕩源，所以如果用直流電信號無法令其鳴叫，必須用1K-5K的方波去驅動它才能發出不同頻率的聲音。有源蜂鳴器比無源蜂鳴器的成本要高，因為有源蜂鳴器里面多個震蕩電路。無源蜂鳴器便宜，聲音頻率可控，可以做出“多來米發索拉西”的效果。

本電路設計采用電磁式5V有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于一般的TTL電壓無法直接驅動，所以要利用放大電路來驅動，一般使用三極管構成驅動電路。

（7）火焰傳感器，本電路采用的火焰傳感器可以用紅外接受二極管代替，可以檢測火焰或者波長在760納米～1100納米范圍內的光源，探測角度60度左右，對火焰光譜特別靈敏，性能穩定，工作電壓5V，火焰傳感器探頭的工作溫度為-25攝氏度到85攝氏度，在使用過程中一定要注意火焰傳感器探頭離火焰的距離不能太近，以免造成損壞。

（8）雙運算放大器LM358，內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式，引腳功能如下：

本電路設計利用了LM358中的其中一個運算放大器構成電壓比較器，信號從第一運放反向輸入端（2腳）和同向輸入端（3腳）輸入，經比較后由第一運放輸出端（1腳）輸出。如果3腳電壓大于2腳電壓，則1腳輸出高電平；如果3腳電壓小于2腳電壓，則1腳輸出低電平。

根據紅外二極管感應報警電路焊接原理圖和PCB布局圖，按照從左到右，按照紅外感應電路、電壓取樣比較電路、聲光報警電路的順序安裝。紅外二極管感應報警電路PCB布局圖如下所示。

焊接完成的電路實物圖如下：

紅外感應電路產品圖正面

    圖中紅外發射管（左邊白色的）和紅外接收管（右邊黑色的）已經用黑電膠布把包好，包好后很難分清顏色。特別要說明的紅外接收管（右邊黑色的）是反向接法，負極接正電壓，正極接地，和穩壓二極管的接法一樣，可別接錯哦。

紅外感應電路產品圖反面走線

如果沒有實現預定的功能，請從下面幾個方面進行檢修與調試：

（1）觀察法：檢查每個元件是否安裝正確，特別是紅外發射二極管和紅外接受二極管是否用黑電膠布包好，只留下頂端，否則肯定調試不成功。

還有紅外發射二極管和紅外接受二極管必須依靠在一起，垂直向上，可以做“八”字傾斜一點點，目的是能良好地將紅外光反射到接受二極管頂端。雙運算放大器LM358是否安裝正確，三極管9012三個引腳E、B、C是否正確等，發光二極管的正負極性是否正確。

（2）電阻法：根據原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬用表檢測每條線路是否導通。電子初學者，焊接的線路多有虛焊、漏焊、假焊，電路搭建錯誤等情況，所以首先檢查每條線路是否焊接好，也就是電氣性能是否保證。

（3）電阻法：檢測每處GND是否和電源負極接頭是否連通；檢測每處VCC是否和電源接頭是否連通。比如LM358的8腳是否連接了VCC，4腳是否連接了GND。

（4）如果上面的步驟檢測沒有問題的故障基本能解決。特別說明，我們在設計電路的時候，電位器采用默認的中間位置時，電路不經過調試就能正常工作。如果不能正常工作，請根據原理圖，采用下面的調試方法進行調試。

通上5V直流電壓，用萬用表測LM358的3腳電壓，并用手放到紅外發射管和紅外接收管上面，造成紅外接收管能接收反射的紅外光，記下此時的電壓值（我們制作的產品的電壓值大概是1V左右）。然后拿開手后，再記下此時的電壓值（我們制作的產品的電壓值大概是3V左右）。

上面的調試步驟就是為了得到LM358的3腳電壓值的變化范圍，然后用萬用表測LM358的2腳電壓，調節電位器RP1，使得LM358的2腳電壓在2.5V左右，目的是使得LM358的2腳電壓處于LM358的3腳電壓變化范圍（1V-3V）之間。調試完成后，可以穩定的用手遮擋調試，性能非常穩定。

（5）特別注意：用手機的照相功能能看到紅外光，因此可以借助于手機的照相機查看紅外發光電路是否正常。

（6）因為火中含有大量的紅外光，因此可以用打火機打火檢查紅外接收電路是否正常。

（7）其他部分電路需要用萬用表測量電壓或者電阻，判斷是否正常。

我是江西冶金職業技術學院的劉昆山老師，請關注微公號：電工電子技術（dgdzjs），我們會定期分享電子入門級別的文章給您

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2018-9-15 23:01 上傳

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